Az agy darabolása: az agykéreg és a kéreg alatti területek funkciója
Az agykéreg és a kéreg alatti területek számos vonásukban jelentősen eltérnek egymástól. Először is a kéreg alatti területek ősiek, az idegrendszer evolúciójának korai fázisában megjelennek (540 millió éve) és mivel egy élőlény idegrendszerének elsősorban a túlélés alapvető mechanizmusainak biztosítása - nem pedig Shakespeare műveinek méltányolása - a feladata, alapvető szerepük van az életben maradásban. Ezekben a struktúrákban található a légzés, vérkeringés, testhőmérséklet, víz és ionháztartás, anyagcsere és egyéb alapvető életfunkciók szabályozása. Összefoglalóan, a szervezet homeosztázisáért, belső egyensúlyáért felelősek. Ezen területek sérülésekor a beteg nem kómába esik, hanem nagy valószínűséggel meghal.
Az evolúció során később, kb. 180 millió éve kialakuló agykérgi területek ebből a szempontból kevésbé kritikusak, „nélkülözhetők”, mivel az ő képességük a magasszintű problémamegoldás, emlékezet és tervezés. Ezt a neurobiológiai kutatások korai szakaszában drasztikus kísérletekkel mutatták be. Macskák agyában különböző szinteken vágásokat ejtettek és megfigyelték az állat viselkedését. Ha a vágás a gerincvelő és az utóagy között történt a viselkedés egyszerű volt, az állatt megfulladt, szíve leállt és egyéb gyors módokon elpusztult. Egyre előrébb vágva egyre több alapvető életfunkció maradt meg. Ha az agykéreg és a középagy között vágtak az állat tudott állni, követett egyszerűbb ingereket és még az eléje helyezett táplálékot is elfogadta.
Ezekből a kísérletekből azt is kiderült, hogy sok inger reflex szerű feldolgozására és egyszerű, merev, automatikus válaszok végrehajtására a kéreg alatti területek is elegendők. Ez persze nem meglepő, hiszen az alsóbbrendű gerincesekben nagyjából ezek az agyterületek vannak csak meg. Egy hal vagy egy béka igen jól megél mereven programozott ösztöneivel.
A később kifejlődő magasabb rendű, bonyolultabb felépítésű, tanulásra képes és bonyolultabban összekötött agyterületek ráépültek ezekre az ősi, ösztönös merev válaszokat adó területekre és fokozatosan átvették, pontosabban finomították válaszaikat azáltal, hogy erős lefelé irányuló vetítéseikkel gátolták azok válaszait és kifinomult válaszokkal helyettesítették.
Jó példa erre a colliculus superior (CS, latin jelentése felső dombocska) és a látókéreg viszonya az evolúció során. Halakban, békákban és egyszerűbb hüllőkben ezt a középagyi struktúrát látólebenynek (tectum opticum) hívják, ott a látásfeldolgozás legfelső központja. Ide érkeznek be elsősorban közvetlenül és közvetve a szemből az idegrostok. A látás és a mozgás összehangolásáért felelős terület. Irányítja a szemmozgásokat és a test orientációját. Amikor egy béka meglát egy legyet, először szemét fixálja rá, majd irányba fordul, végük nyelvével célozva elkapja. Mindhárom fázist a CS irányítja. Emlősökben az előagyban kifejlődnek az agykérgi területek és a látókéreg átveszi a látás feldolgozását. Az egérben a szem idegsejtjei információt küldenek mind az agykéregbe, mind a CS-be, mely azt tovább küldi a látókéregbe. A CS továbbra is fontos a látás és a szemmozgás összehangolásában, de a látókéreg végzi a bonyolultabb látásfeldolgozást.
Nem csak azt deríti ki egy tárgyról, hogy hol van és merre mozog, hanem azt is, hogy micsoda, mik a tulajdonságai és hogyan kell hozzá viszonyulni. Például az agykéreg akadályozza meg azt, hogy elkapjunk egy felénk dobott üvegcserepet. Ha a CS-en múlna elkapnánk.
A CS mellett található a középagyban a colliculus inferior (CI, alsó dombocska). Ez nagyon hasonló dolgokat csinál, csak nem a látó, hanem a hallóinformációt használja fel. Azaz irányítja, hogy a hang felé forduljunk pl. Emlősökben a CS és CI szerepe már összeolvad egy kicsit, a CS multimodális. Ez azt jelenti, hogy több érzékszervtől kap információt. Nem csak a látó, hanem a halló és valamelyest a taktilis (érintési) információt is begyűjti, azaz mind hangra mind mozgásra fordítjuk szemünket, fejünket, testünket, de képes a menekülési reakciót is tudattalanul irányítani. Ha egy állványzat alatt állunk és egy nagy robajt hallunk a döntésnek nincs ideje megjárni az agykérget, „gerincvelőből” (pontosabban középagyból) ugrunk azonnal a megfelelő irányba.
Mikor a macskánál a köztiagy magasságában végezték a vágást, a CS felszabadult az agykéreg irányítása alól és végezte a dolgát, mint a békában. A macska életben maradt, mert amikor elé raktak valamit, a CS arra irányította a figyelmét és mozgását (igaz nem mondta meg neki, hogy az egér, macskatáp, csirkemáj vagy cérnagombolyag). Amikor a táplálék illatát megérezte, az állat egy másik kéreg alatti területe elindított a táplálkozási mozgásokat.
Az evolúció során kialakult két alapvetően eltérő agyterület szerveződéséről a következő részben írunk.
Szerző: Gulyás Attila